DETERMINING THE THICKNESS OF CONCRETE PAVEMENTS USING THE IMPACT-ECHO TEST METHOD
A THESIS SUBMITTED TO
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES OF
MIDDLE EAST TECHNICAL UNIVERSITY
BY
CAN BARAN AKTAŞ
IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR
THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE IN
CIVIL ENGINEERING
JUNE 2007
ABSTRACT
DETERMINING THE THICKNESS OF CONCRETE PAVEMENTS USING IMPACT-ECHO METHOD
Aktaş, Can Baran
M.S., Department of Civil Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. İ. Özgür Yaman
June 2007, 124 pages
Traditionally, destructive methods such as coring are used for the condition assessment of an existing concrete structure. Although these methods may yield valid data about the corresponding concrete section, they are quite expensive and time consuming.
More important than these, destructive methods damage the structure being investigated and these points usually become focal points for further deterioration. For all these reasons, only a few samples can be collected from a structure and this results in a poor representation of the complete structure.
The impact-echo technique is one of the most suitable non-destructive test methods that may be used on concrete for thickness determination or for investigation of
This method may be used to locate internal cracks or large air voids existing in concrete. It is known that impact-echo has been used successfully on structures with varying geometries and various purposes such as evaluation of concrete pavements, retaining walls and other reinforced concrete sections. Besides the investigation of the internal state, it may also be used when the other side of the section cannot be reached, as in the case of concrete pavements, in order to find the thickness of the section. This is especially important for quality control and for cost calculations.
Research conducted in this thesis study was concentrated on the thickness determination of existing concrete pavement sections, produced in the laboratory with dimensions of 1500 x 2000 mm four and varying thicknesses, and the accuracy associated with these results. In order to correctly determine the sensitivity, several other parameters were investigated and optimum ranges were determined for these to be used while on a field test. Among these factors were the steel impactor size, accuracy related to the data acquisition, distance between the impact point and the transducer and the location of the test point.
Finally, the accuracy of the impact-echo method for concrete pavement applications was studied. By observing the large number of data points collected, it was found out that an average error of 1.5% exists for a single impact-echo reading regardless of section thickness, but this value reduces to 0.6% when the average of all test results is used while determining pavement thickness. Results of this study show that the impact- echo technique is reliable and may be used with success for the thickness determination of concrete pavements and for locating internal voids.
Keywords: Impact-Echo, Concrete Pavement, Slab Thickness, Non-destructive Testing
ÖZ
DARBE-EKO YÖNTEMİ KULLANILARAK BETON YOL KALINLIĞININ BELİRLENMESİ
Aktaş, Can Baran
Yüksek Lisans, İnşaat Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. İ. Özgür Yaman
Haziran 2007, 124 sayfa
Mevcut bir yapıyı değerlendirebilmek için, geleneksel olarak karot alınması gibi yıkıntılı deney yöntemleri kullanılır. Bu yöntemler, o kesitle ilgili kesin bilgiler vermesine rağmen, hem pahalı hem de uzun zaman gerektiren bir işlemdir. Bunlardan daha da önemlisi, yıkıntılı deney yöntemleri yapıda kalıcı hasarlar bırakır ve bu hassas noktalar daha ilerideki sorunların başlangıç noktaları olmaktadır. Bütün bu nedenlerden ötürü mevcut bir yapıdan ancak çok sınırlı sayıda numune alınabilmekte ve dolayısıyla gerçek yapıyı yeterince temsil etmemektedir.
Darbe-eko test yöntemi, mevcut bir beton yüzeye zarar vermeden, kalınlığını ölçmek veya iç yapısı hakkında bilgi edinmek için en uygun yıkıntısız deney yöntemlerinden biridir. Bu yöntemle, hızlı ve güvenilir sonuçlar elde edilebileceği görülmüştür. Pulse-eko
borular gibi çeşitli şekil ve kullanım alanına sahip betonlar üzerinde başarıyla kullanıldığı bilinmektedir. İç yapının araştırılması dışında, kesitin diğer tarafına ulaşılamadığı zamanlarda, beton yol örneğinde olduğu gibi, beton kesitinin kalınlığının ölçülmesine de olanak sağlar. Bu ise özelikle kalite kontrol uygulamalarında ve hakediş ödemelerinde önem kazanmaktadır.
Bu tez çalışmasında yapılan araştırmalar mevcut beton yol kalınlığı tespiti üzerinde yoğunlaşmış ve bu yöntemin kalınlık tespitindeki hata payı laboratuvar ortamında dört farklı kalınlıkta hazırlanan 1500 x 2000 mm boyutlarındaki beton plaklarda araştırılmıştır.
Hata payı araştırılırken, sonuçları etkileyebileceği düşünülen diğer parametreler de araştırılmış ve bir saha uygulaması sırasında bu değişkenler için en uygun değer aralıkları belirlenmiştir. Bunların arasında, çelik top büyüklüğünün etkisi, veri toplama ünitesi kaynaklı hassasiyet, darbe noktası ile algılayıcı arasındaki mesafe ve deney noktasının konumu gibi faktörler göz önüne alınmıştır.
Son olarak, darbe-eko yönteminin beton yol uygulamasındaki hata payı tespit edilmeye çalışılmıştır. Elde edilen çok sayıdaki veri incelendiğinde, kalınlıktan bağımsız olarak herhangi bir darbe-eko okumasında ortalama olarak %1.5 hata olabileceği, fakat çok sayıda sonucun ortalaması alındığında kalınlık tespitindeki hata payının %0.6 olduğu bulunmuştur. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar darbe-eko yönteminin beton yolların kalınlığı ve içerisindeki boşlukların tespiti için güvenilir bir yöntem olduğunu ve başarıyla kullanılabileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Darbe-Eko, Beton Yol, Döşeme Kalınlığı, Yıkıntısız Deney Yöntemleri
